[发明专利]一种铜锌铝三层复合导线制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料制备领域，具体涉及一种铜锌铝三层复合导线制备工艺。

背景技术

由于铜的电阻较小，仅次于金和银，易折弯而且不易被氧化，是用作电线、电缆的理想材料，需求量巨大。我国铜资源缺乏，因此，采用复合材料制备导线，减少铜资源的消耗量，有广阔的前景和开发空间，目前常用铜包铝复合导线。铜包铝复合线材属于金属层状复合材料，是在铝芯上包覆一层铜的双金属复合线材，主要用于高频信息传输，如移动通讯信号的同轴电缆内导线，以及某些军事用途。由于移动电通信号的频率很高，一般在60～900MHz，由“趋肤效应”的有关理论，频率高的电磁波只是集中在电线的表面很浅的表层上传导，因此铜包铝的复合线材与纯铜线在高频传导上的电学性能基本没有差别。由于金属铝良好的导电性与低密度的特性，在高频信号传输功能上完全达到纯铜导体水平，同时可以明显地减少导线重量，现代社会更为经济适用。

目前生产铜包铝复合导线采用的工艺方法主要包括轧铝线镀铜复合法、包覆静压挤压复合法、焊接复合法、充芯连铸法等。

(1)铝线镀铜法

这种方法较为简便，但镀层的成分不纯、脆性大，铝线镀铜法是在铝芯线表面电镀铜层以获得铜包铝线的方法，潮湿环境下易发生电化学反应，镀铜层与铝芯线往往不同心，容易露出铝，在难以满足同轴电缆的长期使用要求。

(2)静液挤压法

静液挤压法是将大直径紫铜管坯和纯铝棒坯制成的复合坯料的工艺，该特殊的润滑挤压工艺设备比较昂贵，制备的铜包铝线材的原理是铸坯经过静液挤压获得线坯。在挤压过程中，坯料周围充满粘性介质，可以实现铜铝之间的冶金结合，由高静水压力和大加工变形率的作用挤压成形。静液挤压的工艺特点为：变形区与挤压模之间的摩擦控制在最小范围内，压力通过介质作用到坯料上，在挤压过程中没有镦粗变形，与挤压筒、挤压轴没有接触，因此从表层到芯部都能保持较均匀变形，坯料受到均匀的等静水压力。但该工艺不适用于大规模工业化生产，所需设备昂贵，生产率较低。

(3)包覆焊接法

包覆焊接法要对原材料(铜带和铝芯)进行彻底的焊前处理，并处于惰性气体保护中，应用机械法或化学法将铜带和铝芯线同时送入复合箱，同时除去表面的油脂和氧化层，为防止再次氧化，清理后的铜带和铝芯线要气体保护。然后在包覆焊接装置中，沿纵向逐步形成圆管状并将铝芯线包覆其中，铜带在多对垂直成形滚轮和水平成形滚轮的作用下成形。铜包铝线坯缠绕在圆形卷盘上，继而进人焊接区，用高速氩弧焊方法将圆管中间的纵缝焊接，要保持连续不断地焊接。进行多道次的拉拔，将线坯送入拉丝机中，达到规定直径的线材，这样可以使铜、铝界面实现固相冶金结合，通过热处理工艺赋予铜包铝线所需的力学性能。该工艺需要工序较多，而且在包覆焊接时，由于铜的熔点较高(1181℃)，超过了铜铝二元合金的共晶温度(549℃)，所以铜和铝之间会形成金属间化合物θ相(以CuAl2为基体的固溶体)，该相强度、硬度高，塑性差，使得界面易发生脆化，同时，由于冷却速度快，在铜包铝的界面处还容易出现多种金属间化合物的脆性相，造成轧制时铜铝分层，结合强度降低。

(4)充芯连铸法

铜包铝充芯连铸法是把铜和铝分别在两个熔池中熔化，分别按照各自的流动管下流；然后经过水冷结晶器凝固，最后形成连铸坯。在各自的熔池中还要有控温系统、加热系统，出了结晶器之后，还要配备二次冷却水系统，以保证内外层金属的凝固，最后连铸出来的就是复合铸坯，但是该方法要实现连续生产，需要复杂的卷曲机构、设备复杂不便于操作和维护，实现自动化生产较为困难。同时，由于铜和铝通过该方法结合时铝为液相，由于铝液温度较高，超过了铜铝二元合金的共晶温度(549℃)，容易生成金属间化合物θ相，原因与上述包覆焊接法基本相同，因此该工艺生产的铜包铝线结合强度降低，轧制时铜铝容易分层，影响导电效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种铜锌铝三层复合导线制备工艺，本发明获得的复合导线表面质量好，三种金属之间无脆性相生成，结合面强度高，轧制后无分层现象，所用的生产设备简单、灵活性大、成本低。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种铜锌铝三层复合导线制备工艺，包括以下步骤：

步骤1)先对铜管的内、外表面进行打磨处理，然后将铜管放入盛有液态锌的槽中，进行内、外表面热镀锌，得到镀锌铜管；